C++ 设计模式之解释器模式

简介

1、解释器模式（Interpreter）是一种行为型设计模式，它提供了一种方式来解释在语言中定义的文法或表达式。这种模式定义了一个解释器接口，该接口声明了一个解释方法，该方法对给定的上下文中的表达式进行解释。

2、解释器模式（Interpreter）应用场景包括但不限于：

2.1、当一个特定类型的问题发生频率足够高时，可以考虑定义该问题的各种实例的语法规则，然后用解释器模式来解释。

2.2、当有一个简单的语言需要解释执行，并且可以将该语言中的语句表示为一个抽象的语法树时。

3、解释器模式（Interpreter）的构成

3.1、抽象表达式（Abstract Expression）：声明一个抽象接口，用于定义解释一个语法表达式所需要的接口。

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class Expression
{
public:
	virtual int interpret() const = 0;
	virtual ~Expression() = default;
};

3.2、具体表达式（Terminal Expression）：实现了抽象表达式接口，对应于文法中的终结符（即不可再分的最小语法单元）。

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class Number : public Expression
{
public:
	explicit Number(int number);
	int interpret() const;

private:
	int number;
};

4、解释器模式（Interpreter）的优点

4.1、可扩展性：易于改变和扩展文法。

4.2、可修改性：如果语言的一部分频繁更改，可以定义一个解释器来处理这部分，在需要修改时只需修改相应的解释器即可。

4.3、复用性：可以通过在不同的环境中使用表达式，重复使用现有的表达式。

5、解释器模式（Interpreter）的缺点

5.1、复杂性：对于复杂的文法，可能需要建立很多的类，导致系统难以维护和理解。

5.2、效率问题：解释器模式会引入许多小对象的解释操作，可能会导致性能问题。

5.3、限定性：对于复杂的文法和高效解析的需求，此模式可能无法满足。

简单示例

1、定义

c 复制代码

// 表达式接口
class Expression
{
public:
	virtual int interpret() const = 0;
	virtual ~Expression() = default;
};

// 数字表达式
class Number : public Expression
{
public:
	explicit Number(int number);
	int interpret() const;

private:
	int number;
};

// 加法表达式
class Add : public Expression
{
public:
	Add(const std::shared_ptr<Expression>& left, const std::shared_ptr<Expression>& right);
	int interpret() const;

private:
	std::shared_ptr<Expression> leftOperand;
	std::shared_ptr<Expression> rightOperand;
};

// 减法表达式
class Subtract : public Expression
{
public:
	Subtract(const std::shared_ptr<Expression>& left, const std::shared_ptr<Expression>& right);
	int interpret() const;

private:
	std::shared_ptr<Expression> leftOperand;
	std::shared_ptr<Expression> rightOperand;
};

2、实现

c 复制代码

Number::Number(int number) : number(number)
{

}

int Number::interpret() const
{
	return number;
}

Add::Add(const std::shared_ptr<Expression>& left, const std::shared_ptr<Expression>& right) : leftOperand(left), rightOperand(right)
{

}

int Add::interpret() const
{
	return leftOperand->interpret() + rightOperand->interpret();
}

Subtract::Subtract(const std::shared_ptr<Expression>& left, const std::shared_ptr<Expression>& right) : leftOperand(left), rightOperand(right)
{

}

int Subtract::interpret() const
{
	return leftOperand->interpret() - rightOperand->interpret();
}

3、调用

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std::shared_ptr<Expression> expression = std::make_shared<Add>(
	std::make_shared<Number>(1),
	std::make_shared<Subtract>(
		std::make_shared<Number>(2),
		std::make_shared<Number>(3)
		)
	);
std::cout << "Result: " << expression->interpret() << std::endl;